RU121794U1

RU121794U1 - STEERING DRIVE

Info

Publication number: RU121794U1
Application number: RU2012125226/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Богацкий; Александр Васильевич Зайцев; Максим Игоревич Калугин; Александр Павлович Кравчук; Ирина Борисовна Попова
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2012-11-10

Abstract

Рулевой привод, содержащий двигатель, редуктор, включающий размещенную в его корпусе шариковинтовую передачу в виде ходового винта с ходовой гайкой, реечную зубчатую передачу в виде зубчатой рейки, закрепленной на корпусе ходовой гайки, и зубчатого сектора вала руля, отличающийся тем, что корпус ходовой гайки снабжен двумя парами подшипников качения, опирающимися на корпус редуктора, в котором в районе качения двух пар подшипников выполнены лежащие в одной плоскости две продольные плоские направляющие, причем указанные подшипники качения расположены симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки. A steering drive containing an engine, a gearbox including a ball screw located in its housing in the form of a lead screw with a lead nut, a rack and pinion gear in the form of a toothed rack fixed to the lead nut housing, and a toothed sector of the rudder shaft, characterized in that the lead nut housing equipped with two pairs of rolling bearings resting on the gearbox housing, in which two longitudinal flat guides lying in the same plane are made in the rolling area of two pairs of bearings, and the said rolling bearings are arranged symmetrically relative to the plane of symmetry of the gear rack.

Description

Полезная модель относится к области приводов управления аэродинамическими поверхностями управления беспилотных летательных аппаратов и может быть использована как при создании новых, так и при модернизации существующих летательных аппаратов. Она также может быть использована в других областях техники, где существует потребность в скоростных приводах.The utility model relates to the field of control of aerodynamic control surfaces of unmanned aerial vehicles and can be used both when creating new and modernizing existing aircraft. It can also be used in other areas of technology where there is a need for high-speed drives.

Известны приводы рулевых поверхностей с использованием в их редукторах шарико-винтовой передачи, см. например, конструктивную схему винтового шарикового преобразователя вращательного движения в поступательное в книге «Привод рулевых поверхностей самолетов», под ред. Ф.И.Склянского, М, Машиностроение, 1974 г., стр.79, Рис.2.4.; блок рулевых приводов (см. патент RU №2154593), содержащий многоступенчатый редуктор с использованием шарико-винтовой и реечной передач; рулевое управление для автомобиля, содержащее ходовой винт с ходовой' гайкой (см. «Шарико-винтовые механизмы», И.Б.Пясик, Машгиз, Москва-Киев, 1962 г., стр.56, 57, Рис.4).Known drives of steering surfaces using a ball screw transmission in their gearboxes, see, for example, a structural diagram of a helical ball transducer of rotational motion into translational movement in the book “Aircraft steering surfaces drive”, ed. F.I.Sklyansky, M, Mechanical Engineering, 1974, p. 79, Fig. 2.4 .; a block of steering drives (see patent RU No. 2154593) containing a multi-stage gearbox using ball-screw and rack and pinion gears; steering for a car containing a spindle with a spindle nut (see. "Ballscrews", I.B. Pyasik, Mashgiz, Moscow-Kiev, 1962, pp. 56, 57, Fig. 4).

Известен также рулевой привод, представленный патентом RU №2387577, выбранный в качестве ближайшего аналога для предлагаемой полезной модели, содержащий двигатель, редуктор, включающий размещенную в его корпусе шарико-винтовую передачу в виде ходового винта с ходовой гайкой, и реечную зубчатую передачу движения с ходовой гайки на зубчатый сектор вала руля и компенсатор деформаций ходового винта, возникающих в зубчатой реечной передаче от воздействия радиальных сил при вращении руля, выполненный в виде подшипника качения, установленного на корпусе редуктора на стороне, противоположной зубчатому сектору и взаимодействующего с боковой поверхностью ходовой гайки при ее перемещении вдоль ходового винта.A steering gear is also known, represented by patent RU No. 2387577, selected as the closest analogue for the proposed utility model, comprising an engine, a gearbox including a ball screw gear located in its housing in the form of a spindle with a spindle nut, and a rack and pinion gear with a spindle nuts on the toothed sector of the rudder shaft and the compensator for deformations of the spindle that occur in the rack and pinion gear from the action of radial forces when the rudder rotates, made in the form of a rolling bearing mounted on the gear housing on the side opposite the gear sector and interacting with the side surface of the spindle nut when moving along the spindle.

Использование указанного компенсатора в виде подшипника на корпусе редуктора позволяет снизить поперечную нагрузку на ходовой винт, возникающую при взаимодействии зубчатого сектора руля с зубчатой рейкой, закрепленной на ходовой гайке.The use of the specified compensator in the form of a bearing on the gear housing makes it possible to reduce the lateral load on the spindle arising from the interaction of the gear sector of the rudder with the gear rack mounted on the spindle nut.

При этом поперечная нагрузка будет передаваться непосредственно через ходовую гайку на подшипник, а от него на корпус редуктора рулевого привода.In this case, the transverse load will be transmitted directly through the running nut to the bearing, and from it to the gear housing of the steering drive.

Недостатком данного технического решения является то, что база (ширина) подшипника качения существенно меньше расстояния между осями ходового винта и вала рулевого привода, что может приводить к неустойчивости плоскости действия вышеуказанных радиальных сил.The disadvantage of this technical solution is that the base (width) of the rolling bearing is significantly less than the distance between the axes of the screw and the steering shaft, which can lead to instability of the plane of action of the above radial forces.

Технической задачей изобретения является создание рулевого привода, содержащего шарико-винтовую и реечную передачи с получением технического результата, проявляющегося в повышении надежности работы рулевого привода и его быстродействия.An object of the invention is the creation of a steering gear comprising a ball screw and rack and pinion gears to obtain a technical result, which is manifested in increasing the reliability of the steering gear and its speed.

Для решения этой задачи в рулевом приводе, содержащем двигатель, редуктор, включающий размещенную в его корпусе шарико-винтовую передачу в виде ходового винта с ходовой гайкой, реечную зубчатую передачу в виде зубчатой рейки, закрепленную на корпусе ходовой гайки, и зубчатый сектор вала руля, корпус ходовой гайки снабжен двумя парами подшипников качения, опирающимися на корпус редуктора, в котором в районе качения двух пар подшипников выполнены лежащие в одной плоскости две продольные плоские направляющие, причем указанные подшипники качения расположены симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки.To solve this problem, in a steering drive containing an engine, a gearbox comprising a ball screw gear located in its housing in the form of a lead screw with a spindle nut, a rack and pinion gear in the form of a gear rack, mounted on the spindle nut housing, and a gear sector of the steering shaft, the housing of the running nut is equipped with two pairs of rolling bearings, resting on the gear housing, in which two longitudinal flat guides lying in the same plane are made in the area of rolling of two pairs of bearings, and these bearings are The positions are located symmetrically with respect to the plane of symmetry of the rack.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлен общий вид рулевого привода, а на Фиг.2 - сечение редуктора рулевого привода, иллюстрирующее взаимное расположение составляющих его частей.The invention is illustrated by drawings, where Fig.1 shows a General view of the steering gear, and Fig.2 is a cross section of the gearbox of the steering gear, illustrating the relative position of its constituent parts.

Рулевой привод включает в себя электродвигатель 1, закрепленный через его собственный фланец на основании 2, промежуточный шестеренчатый редуктор с крышкой 3, входное зубчатое колесо 4 промежуточного редуктора, размещенное на выходном валу электродвигателя 1, зубчатое колесо 5 промежуточного редуктора, выходное зубчатое колесо 6 промежуточного редуктора, установленное на консольном конце ходового винта 7 шарико-винтовой передачи. Шарико-винтовая передача, преобразующая вращательное движение ходового винта в поступательное движение ходовой гайки, включает в себя ходовой винт 7, зафиксированный в основании 2 и корпусе 8 шарико-винтовой передачи.The steering drive includes an electric motor 1, mounted through its own flange on the base 2, an intermediate gear reducer with a cover 3, an input gear wheel 4 of the intermediate gear, located on the output shaft of the electric motor 1, a gear wheel 5 of the intermediate gear, an output gear wheel 6 of the intermediate gear mounted on the cantilever end of the ball screw screw 7. The ball screw transmission, which converts the rotational movement of the lead screw into the translational motion of the lead nut, includes a lead screw 7 fixed in the base 2 and the ball screw housing 8.

Ходовая гайка шарико-винтовой передачи представляет собой сборный узел, состоящий из двух одинаковых гаек ходовых 9, заключенных внутри цилиндрического корпуса 10 с зубчатой рейкой 11. Резьбовая часть гаек 9 контактирует с резьбовой частью ходового винта 7 через систему шариков 12. В свою очередь, рейка 11 ходовой гайки сопряжена с зубчатым сектором 13 выходного вала (не показан) рулевого привода для преобразования поступательного перемещения ходовой гайки во вращательное движение выходного вала.The ball screw screw nut is an assembly consisting of two identical running nuts 9, enclosed inside a cylindrical housing 10 with a gear rack 11. The threaded part of the nuts 9 is in contact with the threaded part of the screw screw 7 through the ball system 12. In turn, the rail 11, the driving nut is coupled to the gear sector 13 of the output shaft (not shown) of the steering drive to convert the translational movement of the driving nut into rotational motion of the output shaft.

На краях корпуса 10 ходовой гайки выполнены четыре цапфы, расположенные симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки 11 с установленными на них шарикоподшипниками 14.At the edges of the housing 10 of the running nut, four trunnions are arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry of the gear rack 11 with ball bearings 14 mounted on them.

На корпусе 8 помимо паза под движение зубчатой рейки 11 выполнены два противоположных паза, образующие две продольные плоские направляющие для движения по ним шарикоподшипников 14.On the housing 8, in addition to the groove for the movement of the gear rack 11, two opposite grooves are made, forming two longitudinal flat guides for moving ball bearings 14 along them.

Предлагаемый рулевой привод работает следующим образом. Электрический сигнал управления, поступивший на электродвигатель 1, приводит во вращение его вал с закрепленным на нем входным зубчатым колесом 4 промежуточного редуктора. Вращение через зубчатые колеса блока шестерен промежуточного редуктора с осью, подшипниковые опоры которой размещены в основании 2 и крышке 3 промежуточного редуктора, и выходное зубчатое колесо 6 промежуточного редуктора передается на ходовой винт 7 шарико-винтовой передачи.The proposed steering gear operates as follows. The electrical control signal received by the electric motor 1, causes its shaft to rotate with the input gear 4 of the intermediate gear fixed to it. The rotation through the gears of the gear block of the intermediate gearbox with the axis, the bearing bearings of which are located in the base 2 and the cover 3 of the intermediate gearbox, and the output gear wheel 6 of the intermediate gearbox is transmitted to the ball screw 7 of the screw drive.

При этом ходовой винт через собственную резьбовую часть и систему шариков 12 передает вращение на ходовую гайку посредством воздействия на резьбовую часть гаек 9. При поступательном движении ходовая гайка зубьями рейки 11 поворачивает зубчатый сектор 13, который в свою очередь поворачивает выходной вал привода. Общая сила взаимодействия зубчатой рейки и зубчатого сектора выходного вала привода разлагается на осевую и поперечную силы. При этом осевая сила является рабочей, а поперечная изгибает ходовой винт 7 в его центральной части, тем самым изменяя геометрию винта, что приводит к снижению коэффициента полезного действия шарико-винтовой передачи.In this case, the lead screw through its own threaded part and the system of balls 12 transmits rotation to the threaded nut by acting on the threaded part of the nuts 9. When translating, the lead nut rotates the gear sector 13 with the teeth of the rack 11, which in turn rotates the drive output shaft. The total force of interaction between the gear rack and the gear sector of the drive output shaft decomposes into axial and lateral forces. In this case, the axial force is working, and the transverse bends the lead screw 7 in its central part, thereby changing the geometry of the screw, which leads to a decrease in the efficiency of the ball screw transmission.

С целью снижения (практически полной разгрузки) воздействия поперечной составляющей силы на характеристики шарико-винтовой передачи вводятся четыре шарикоподшипника 14, установленных по краям корпуса 10 ходовой гайки симметрично относительно плоскости симметрии зубчатой рейки 11, которые воспринимают указанную поперечную (радиальную) составляющую и не позволяют ходовому винту изгибаться в поперечном направлении.In order to reduce (almost complete unloading) the impact of the transverse component of the force on the characteristics of the ball screw, four ball bearings 14 are introduced, installed on the edges of the housing 10 of the running nut symmetrically with respect to the plane of symmetry of the gear rack 11, which perceive the specified transverse (radial) component and do not allow the running gear screw to bend in the transverse direction.

Достижение безлюфтового перемещения шарикоподшипников по продольным плоским направляющим в пазах корпуса 8 шарико-винтовой передачи обеспечивается точностью изготовления.Achieving a backlash-free movement of ball bearings along the longitudinal flat guides in the grooves of the housing 8 ball screw transmission is ensured by the accuracy of manufacture.

Предлагаемая конструкция привода позволяет использовать минимальные размеры ходовых винтов (что повышает быстродействие рулевых приводов), применяя при этом простые технологически осуществимые средства для обеспечения их прочности и неизменности их геометрического профиля, а, следовательно, и надежности их работы.The proposed drive design allows you to use the minimum dimensions of the lead screws (which increases the speed of the steering drives), while using simple technologically feasible means to ensure their strength and the invariability of their geometric profile, and, consequently, the reliability of their work.

Claims

A steering drive comprising a motor, a gearbox including a ball screw located in its housing in the form of a lead screw with a driving nut, a rack and pinion gear in the form of a rack mounted on the housing of the driving nut, and a gear sector of the steering shaft, characterized in that the housing of the running nut equipped with two pairs of rolling bearings, resting on the gear housing, in which two longitudinal flat guides lying in the same plane are made in the area of rolling of two pairs of bearings, and these bearings are They are located symmetrically relative to the plane of symmetry of the rack.